FR2763727A1

FR2763727A1 - METHOD AND SYSTEM FOR GUIDING AN AIRPLANE TOWARDS A BERTH

Info

Publication number: FR2763727A1
Application number: FR9706123A
Authority: FR
Inventors: Cremiers Michel De
Original assignee: Sagem SA
Current assignee: Sagem SA
Priority date: 1997-05-20
Filing date: 1997-05-20
Publication date: 1998-11-27
Anticipated expiration: 2017-05-20
Also published as: EP0880122A1; FR2763727B1; EP0880122B1; US6100964A

Abstract

Pour guider un avion vers un poste d'accostage, on forme, à partir d'un point déterminé à proximité du poste d'accostage, une image à deux dimensions d'une zone d'approche vers le poste, en infrarouge thermique. On repère, dans l'image, l'apparition et les emplacements des pneumatiques (24) des roues d'un avion lorsqu'il arrive dans la zone d'approche. On calcule, à partir des caractéristiques mémorisées de l'avion attendu au poste et des dits emplacements, la distance entre l'avion et le poste ainsi que l'écart entre la trajectoire instantanée de l'avion et la trajectoire d'arrivée au poste d'accostage dans une orientation déterminée de l'avion. On communique au pilote de l'avion, par exemple sur un panneau (18), des indications sur l'écart entre la position de l'avion et la trajectoire d'arrivée au poste d'accostage, élaborées à partir du résultat du calcul.To guide an airplane to a berth, a two-dimensional image of an approach zone towards the berth is formed from a determined point near the berth, in thermal infrared. In the image, the appearance and the locations of the tires (24) of the wheels of an airplane are identified when it arrives in the approach zone. The distance between the plane and the station as well as the difference between the instantaneous trajectory of the plane and the trajectory of arrival at the station is calculated from the memorized characteristics of the aircraft expected at the station and from said locations. docking in a specific orientation of the aircraft. The pilot of the airplane is communicated, for example on a panel (18), indications on the difference between the position of the airplane and the trajectory of arrival at the berth, developed from the result of the calculation .

Description

PROCEDE ET SYSTEME DE GUIDAGE D'UN AVION VERS UN POSTEMETHOD AND SYSTEM FOR GUIDING AN AIRPLANE TO A POST

D'ACCOSTAGEMOUNTING

La présente invention concerne les procédés et systèmes destinés à guider un avion vers un poste d'accostage dans un aéroport, permettant de fournir au pilote de l'avion des indications visuelles lui permettant d'arriver de façon sûre The present invention relates to methods and systems for guiding an airplane to a docking station at an airport, making it possible to provide the pilot of the airplane with visual indications enabling him to arrive safely.

et précise au poste d'accostage auquel il est affecté. and specifies the berth to which it is assigned.

On a déjà proposé de nombreux systèmes destinés à remplir ces fonctions. En particulier, on a proposé (WO96/12265) un système de balayage par impulsions laser, associé à un système informatique. L'avion est tout d'abord repéré par l'apparition d'échos en nombre suffisant. Puis il est suivi Many systems have already been proposed for fulfilling these functions. In particular, there has been proposed (WO96 / 12265) a laser pulse scanning system, associated with a computer system. The plane is first spotted by the appearance of sufficient echoes. Then he is followed

par télémétrie laser. Il peut être identifié par reconnais- by laser telemetry. It can be identified by recognizing-

sance de forme. Un tel système est très sensible aux condi- sance of form. Such a system is very sensitive to the conditions

tions climatiques et en particulier au brouillard. De plus, climatic conditions and in particular fog. Moreover,

il est très complexe.it is very complex.

On a également proposé d'utiliser un système stéréogra- It has also been proposed to use a stereogra-

phique comportant des caméras vidéo visant le pare-brise de la cabine de pilotage de l'avion (W096/09207). Ce système est très sensible aux conditions climatiques et aussi aux phique including video cameras targeting the windshield of the airplane cockpit (W096 / 09207). This system is very sensitive to climatic conditions and also to

variations de l'éclairage ambiant.variations in ambient lighting.

La présente invention vise notamment à fournir un procédé The present invention aims in particular to provide a method

et un dispositif de guidage répondant mieux que ceux anté- and a guiding device responding better than those before

rieurement connus aux exigences de la pratique, notamment en known to the requirements of practice, especially in

ce qu'il est très peu sensible à l'éclairement et aux condi- which it is very insensitive to the lighting and the conditions

tions climatiques et en ce qu'il fait surtout appel à des composants électro-optiques déjà largement utilisés dans climatic conditions and in that it mainly uses electro-optical components already widely used in

d'autres domaines.other areas.

Pour arriver à ce résultat, l'invention propose notamment un procédé de guidage d'un avion vers un poste d'accostage suivant lequel: - on forme, à partir d'un point déterminé à proximité du poste d'accostage, une image à deux dimensions d'une zone d'approche vers le poste, en infrarouge thermique, To achieve this result, the invention proposes in particular a method of guiding an aircraft to a berth following which: - an image is formed from a determined point near the berth two dimensions of an approach zone towards the station, in thermal infrared,

- on repère, dans l'image, l'apparition et les emplace- - we identify, in the image, the appearance and places them -

ments d'éléments caractéristiques de la signature infrarouge d'un train d'atterrissage d'un avion lorsqu'il arrive dans ladite zone d'approche, on calcule, à partir des caractéristiques mémorisées de l'avion attendu au poste et des dits emplacements, la distance entre l'avion et le poste ainsi que l'écart entre la trajectoire instantanée de l'avion et la trajectoire elements of characteristic elements of the infrared signature of an aircraft landing gear when it arrives in said approach area, the calculated characteristics of the aircraft expected at the post and said locations are calculated , the distance between the airplane and the post as well as the difference between the instantaneous trajectory of the airplane and the trajectory

d'arrivée au poste d'accostage dans une orientation détermi- arrival at the berth in a specific orientation

née de l'avion et on communique au pilote de l'avion des indications sur l'écart entre la position de l'avion et la trajectoire d'arrivée au poste d'accostage ou des consignes de roulement vers le poste, élaborées à partir du résultat born of the airplane and the pilot of the airplane is informed of the difference between the position of the airplane and the arrival trajectory at the berth or of the flight instructions to the post, developed from of the result

du calcul.of the calculation.

Avantageusement, la signature infrarouge s'appuie sur des Advantageously, the infrared signature is based on

éléments de l'avion à contraste thermique après l'atterris- elements of the aircraft with thermal contrast after landing-

sage, tels que les pneus ou autres éléments géométriquement wise, such as tires or other geometrically

convenablement répartis.suitably distributed.

Grâce à l'utilisation d'une image dans l'infrarouge thermique, le procédé est peut sensible à l'éclairement ambiant et au brouillard, donc très fiable. Le choix du repérage des pneumatiques présente de son côté de nombreux avantages. L'écartement relatif des trois trains de roues étant connu pour l'avion attendu, on peut en déduire la distance de l'avion, avec une précision d'autant plus importante que l'écartement entre les trains de roues est plus élevé. Les pneumatiques d'un avion qui vient d'atterrir ont pris une température supérieure à celle de l'ambiance, du fait du freinage, avec un écart qui varie peu et ils sont facilement localisés. Enfin, la détection des points chauds dans l'image s'effectue par des algorithmes de traitement simples, déjà très largement utilisés dans le domaine militaire, n'exigeant que des temps de calcul courts sur un Thanks to the use of an image in thermal infrared, the process is not very sensitive to the ambient lighting and to the fog, therefore very reliable. The choice of tire tracking has many advantages. The relative spacing of the three wheel sets being known for the expected aircraft, the distance from the aircraft can be deduced therefrom, with greater precision the greater the spacing between the wheel sets. The tires of an airplane which has just landed have taken a temperature higher than that of the atmosphere, due to braking, with a deviation which varies little and they are easily located. Finally, the detection of hot spots in the image is carried out by simple processing algorithms, already very widely used in the military field, requiring only short calculation times on a

micro-ordinateur tel qu'un ordinateur industriel standard. microcomputer such as a standard industrial computer.

Dans un mode avantageux de réalisation, les indications ou consignes sont fournies au pilote par un panneau lumineux placé à proximité du poste. Par exemple, les indications fournies par le panneau peuvent comporter l'identification In an advantageous embodiment, the indications or instructions are provided to the pilot by a light panel placed near the station. For example, the indications provided by the panel may include identification

du poste d'accostage vers lequel se dirige l'avion, l'identi- from the berth to which the aircraft is headed, the identi-

fication de l'avion attendu (pour vérification par le pilote), une indication de distance entre l'avion et le poste d'accostage et une indication des changements d'orientation nécessaires, sous forme de l'écart de l'avion par rapport à une trajectoire de consigne, et/ou d'une indication sur le indication of the expected aircraft (for verification by the pilot), an indication of the distance between the aircraft and the berth and an indication of the necessary changes in orientation, in the form of the deviation of the aircraft from to a setpoint trajectory, and / or an indication on the

braquage à donner au train avant.steering to be given to the front axle.

Une solution, qui a l'avantage de fournir une indication claire et immédiatement utilisable, consiste à donner au pilote une indication visuelle sous forme d'une bande verticale dont la position par rapport à une ligne médiane du panneau d'affichage indique l'écart du train avant par rapport à la ligne d'approche théorique. Plusieurs bandes de couleurs différentes (par exemple vert, ambre et rouge) peuvent être prévues pour indiquer si la correction à effectuer est faible, moyenne ou forte. L'indication fournie peut tenir compte de l'évolution de la trajectoire, prédite One solution, which has the advantage of providing a clear and immediately usable indication, consists in giving the pilot a visual indication in the form of a vertical strip whose position relative to a center line of the display panel indicates the deviation of the nose gear with respect to the theoretical approach line. Several bands of different colors (for example green, amber and red) can be provided to indicate whether the correction to be made is weak, medium or strong. The indication provided may take into account the evolution of the trajectory, predicted

à partir d'images successives, et notamment de la constata- from successive images, and in particular from the observation

tion qu'elle tend à se rapprocher ou à s'éloigner de la ligne tion that it tends to approach or move away from the line

d'approche théorique de consigne.theoretical setpoint approach.

Pour parfaire la précision du guidage lorsque l'avion est proche du poste d'accostage, une seconde caméra peut être prévue. Mais il est préférable d'utiliser un télémètre laser à balayage dans les deux dimensions, qui sera utilisé pour repérer et suivre le nez de l'avion. Etant donné que ce télémètre laser n'est utilisé qu'à une courte distance, ne dépassant pratiquement pas 30 mètres, sa sensibilité au brouillard ne représente plus un inconvénient. Etant donné que l'emplacement approximatif du nez peut être déduit des indications fournies par la caméré thermique, il suffit d'une capacité de balayage faible en azimut. En revanche, une plage To improve the precision of the guidance when the aircraft is close to the docking station, a second camera can be provided. But it is better to use a two-dimensional laser rangefinder, which will be used to locate and track the nose of the aircraft. Since this laser rangefinder is only used at a short distance, practically not exceeding 30 meters, its sensitivity to fog no longer represents a drawback. Since the approximate location of the nose can be deduced from the indications provided by the thermal camera, a low azimuth scanning capacity is sufficient. However, a beach

de balayage vertical d'environ 100 sera en général néces- vertical scan of about 100 will usually be required

saire pour suivre l'avion lors de son approche. to follow the plane during its approach.

Une comparaison entre la mesure de la distance entre les images des roues et la mesure de la distance du nez de l'avion permet, par comparaison avec une base de données A comparison between the measurement of the distance between the images of the wheels and the measurement of the distance from the nose of the aircraft allows, by comparison with a database

contenant les caractéristiques de l'avion attendu, d'authen- containing the characteristics of the expected aircraft,

tifier l'avion.tify the plane.

Une comparaison entre les indications de distance fournies par le calculateur à partir de l'image infrarouge et par le télémètre laser permet de vérifier la cohérence des mesures et d'éliminer la possibilité qu'une erreur sur la A comparison between the distance indications provided by the computer from the infrared image and by the laser rangefinder makes it possible to check the consistency of the measurements and eliminate the possibility that an error on the

mesure de la distance reste ignorée. distance measurement remains ignored.

L'invention propose également un système de guidage d'un avion vers un poste d'accostage, permettant de mettre en oeuvre le procédé ci- dessus, comprenant: - une caméra thermique placée à proximité du poste d'accostage et apte à former une image à deux dimensions d'une zone d'approche vers le poste; - des moyens d'extraction de points et de lignes dans l'image thermique permettant d'identifier les pneumatiques des roues du train d'atterrissage d'un avion dans la zone d'approche et de localiser leur emplacement dans l'image; - et des moyens de calcul mémorisant les caractéristiques de l'avion attendu au poste et fournissant, à partir des dites caractéristiques et des dits emplacements, la distance entre l'avion et le poste ainsi que l'écart latéral entre la trajectoire instantanée de l'avion et une trajectoire nominale d'arrivée de l'avion au poste d'accostage dans une orientation déterminée; The invention also provides a system for guiding an aircraft to a docking station, making it possible to implement the above method, comprising: - a thermal camera placed near the docking station and capable of forming a two-dimensional image of a station approach area; means for extracting points and lines in the thermal image making it possible to identify the tires of the wheels of the landing gear of an airplane in the approach zone and to locate their location in the image; - And calculation means memorizing the characteristics of the plane expected at the station and providing, from said characteristics and said locations, the distance between the plane and the station as well as the lateral difference between the instantaneous trajectory of the airplane and a nominal trajectory of arrival of the airplane at the berth in a determined orientation;

- et des moyens pour communiquer au pilote des indica- - and means for communicating to the pilot indications

tions sur ledit écart ou des consignes de roulement vers le on the said deviation or instructions to roll over to the

poste, élaborées à partir du résultat du calcul. item, developed from the calculation result.

Les caractéristiques ci-dessus ainsi que d'autres The above features as well as others

apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit will appear better on reading the description which follows

d'un mode particulier de réalisation, donné à titre d'exemple of a particular embodiment, given by way of example

non limitatif.not limiting.

La description se réfère aux dessins qui l'accompagne, The description refers to the accompanying drawings,

dans lesquels: - la figure 1 est un schéma en plan montrant le trajet d'approche d'un avion vers un poste d'accostage et les notations utilisées; - la figure 2 est une vue schématique en élévation montrant l'implantation d'un panneau d'affichage et d'un boîtier capteur par rapport au poste d'accostage; - la figure 3 est une vue schématique en élévation montrant une constitution possible du boîtier capteur; - la figure 4 est un schéma de principe montrant les in which: - Figure 1 is a plan diagram showing the approach path of an aircraft to a berth and the notations used; - Figure 2 is a schematic elevational view showing the layout of a display panel and a sensor housing relative to the berth; - Figure 3 is a schematic elevational view showing a possible constitution of the sensor housing; - Figure 4 is a block diagram showing the

liaisons entre les éléments du boîtier capteur et un calcu- connections between the elements of the sensor unit and a calculation

lateur de guidage; - la figure 5 est un synoptique possible du système; la figure 6 est un organigramme de principe du procédé mis en oeuvre par le système; - les figures 7A à 7E montrent l'aspect donné au panneau guide reader; - Figure 5 is a possible block diagram of the system; Figure 6 is a block diagram of the method implemented by the system; - Figures 7A to 7E show the appearance given to the panel

d'affichage pour diverses conditions d'approche. display for various approach conditions.

La figure 1 montre schématiquement le poste d'accostage d'un avion, matérialisé par une marque 10 au sol; cette marque indique par exemple l'emplacement optimum pour accoler à l'avion une passerelle 12 d'embarquement à partir d'un aéroport 14 et de débarquement. Un avion qui vient d'atterrir s'est vu affecter un poste d'accostage particulier, auquel il arrive en suivant d'abord une voie de circulation ou "taxiway" 17, puis un trajet qui doit l'amener, avec une orientation déterminée, à l'emplacement matérialisé par la marque 10, comme illustré sur la figure 1. Un avion devant arriver au poste d'accostage montré sur la figure 1 quitte la voie de circulation et tourne vers l'aéroport en prenant par exemple successivement les positions indiquées en 16a et 16b. Comme dans les systèmes déjà existants, chaque poste d'accostage est muni d'un panneau de visualisation 18 (figures 1 et 2) placé à une hauteur au-dessus du sol telle qu'elle permet une vision facile par le pilote (4 à 6 mètres Figure 1 schematically shows the docking station of an aircraft, marked by a mark 10 on the ground; this mark indicates for example the optimum location for attaching to the aircraft a boarding bridge 12 from an airport 14 and landing. A plane which has just landed has been assigned a specific berth, to which it arrives by first following a taxiway 17, then a path which must bring it, with a determined orientation , at the location marked by the mark 10, as illustrated in FIG. 1. An airplane having to arrive at the docking station shown in FIG. 1 leaves the taxiway and turns towards the airport, for example successively taking the positions indicated in 16a and 16b. As in the already existing systems, each docking station is provided with a display panel 18 (FIGS. 1 and 2) placed at a height above the ground such that it allows easy vision by the pilot (4 to 6 meters

en général).in general).

Le système comprend un boîtier capteur 20 placé entre le poste d'accostage et l'aéroport, au-dessus du sol. Dans un mode avantageux de réalisation, il est contenu dans une tourelle qu'on escamote éventuellement dans un logement au sol en dehors des périodes d'utilisation. Le boîtier capteur , des organes de traitement qui sont décrits plus loin et le panneau d'affichage 18 permettent de remplir au minimum les fonctions suivantes: guidage en azimut (ou latéral), donnant au pilote des indications lui permettant d'amener l'avion jusqu'à une trajectoire d'approchede consigne, généralementmatérialisée au sol par une ligne droite 22 (figure 1), - un guidage en rapprochement, fournissant au pilote une indication de la distance restant à parcourir jusqu'à l'arrêt final. En règle générale, la distance qui sépare la piste de circulation 17 au poste de stationnement est comprise entre 80 et 100 mètres et les avions peuvent arriver indifféremment The system comprises a sensor unit 20 placed between the berth and the airport, above the ground. In an advantageous embodiment, it is contained in a turret which is optionally retracted into a housing on the ground outside the periods of use. The sensor unit, processing members which are described below and the display panel 18 make it possible to fulfill at least the following functions: azimuth (or lateral) guidance, giving the pilot indications allowing him to bring the aircraft up to a set approach path, generally materialized on the ground by a straight line 22 (FIG. 1), - approach guidance, providing the pilot with an indication of the distance remaining to be traveled until the final stop. As a general rule, the distance from taxiway 17 to the parking station is between 80 and 100 meters and planes can arrive either

par la droite ou par la gauche.from the right or from the left.

Comme cela a déjà été indiqué plus haut, le boîtier capteur utilise essentiellement, au moins au début du guidage, l'image de l'emplacement des pneumatiques d'un avion As already indicated above, the sensor unit essentially uses, at least at the start of guidance, the image of the location of the tires of an aircraft

16 en approche. En règle générale, le guidage en rapproche- 16 on approach. As a rule, guidance brings

ment n'interviendra que lorsque la distance entre l'avion et son poste de stationnement est au-dessous d'une valeur ment will only intervene when the distance between the aircraft and its parking position is below a value

déterminée, par exemple 15 mètres. determined, for example 15 meters.

Le guidage en azimut se fonde sur la reconnaissance des Azimuth guidance is based on the recognition of

pneumatiques de l'avion qui se présente en approche. L'é- tires of the aircraft approaching. The-

cartement entre les trains principaux 24 et le train avant 26 de chaque avion susceptible d'accoster est mémorisé dans le centre informatique de l'aéroport. Lorsqu'un avion a été affecté par la tour de contrôle à un poste d'accostage particulier, le type d'avion est communiqué à un calculateur de guidage propre à ce poste d'accostage, lequel possède déjà the space between the main trains 24 and the front axle 26 of each plane likely to land is stored in the computer center of the airport. When an aircraft has been assigned by the control tower to a particular berth, the type of aircraft is communicated to a guidance computer specific to this berth, which already has

ses caractéristiques.his characteristics.

Le boîtier capteur 20 comprend au moins une caméra thermique 28, opérant généralement dans la bande 8-12,um, ayant un champ angulaire horizontal faible, généralement compris entre 12 et 20 . Ce champ permet d'avoir une bonne The sensor unit 20 comprises at least one thermal camera 28, generally operating in the 8-12 μm band, having a low horizontal angular field, generally between 12 and 20. This field allows to have a good

définition lorsque l'avion approche de son poste de station- definition when the aircraft approaches its station

nement tout en couvrant, à une distance de l'ordre de 100 mètres, un champ suffisant pour repérer les pneumatiques des while covering, at a distance of around 100 meters, a sufficient field to identify the tires of

avions circulant sur le taxiway 17 ou commençant à se rappro- planes traveling on taxiway 17 or starting to approach

cher de la ligne 22. On peut utiliser des caméras existantes ayant un détecteur matriciel, pouvant être implantées sans difficulté dans une tourelle placée à une dizaine de mètres du poste de stationnement, sur la ligne 22 en général. L a caméra peut avoir un champ faible en élévation, puisque ce sont les pneumatiques qui sont seuls visés en général. Cela permet également de placer la caméra, lors du fonctionnement, à une hauteur faible au-dessus du sol et de limiter la expensive on line 22. One can use existing cameras having a matrix detector, which can be installed without difficulty in a turret placed about ten meters from the parking station, on line 22 in general. The camera may have a weak field in elevation, since it is the tires that are generally the only ones targeted. This also makes it possible to place the camera, during operation, at a low height above the ground and to limit the

saillie de la tourelle à quelques dizaines de centimètres. projection of the turret a few tens of centimeters.

Dans le mode avantageux de réalisation représenté, le boîtier capteur contient également un télémètre laser à balayage 30, d'un type déjà disponible pour des applications de mesure en trois dimensions en extérieur, donnant une In the advantageous embodiment shown, the sensor unit also contains a scanning laser rangefinder 30, of a type already available for three-dimensional measurement applications outdoors, giving a

précision en distance de 10 cm et ayant une portée d'envi- 10 cm distance accuracy with a range of approx.

ron 50 mètres par temps clair. La portée d'un tel télémètre, fonctionnant par exemple à 0,9 lin, est réduite en cas de brouillard, mais reste suffisante pour permettre le guidage de l'avion à la fin de son roulage. Le télémètre 30 peut être prévu pour effectuer un balayage vertical dans une plage de environ et être orientable transversalement dans une ron 50 meters on a clear day. The range of such a rangefinder, operating for example at 0.9 lin, is reduced in the event of fog, but remains sufficient to allow the guidance of the aircraft at the end of its taxiing. The range finder 30 can be provided to carry out a vertical scanning in a range of approximately and to be orientable transversely in a

plage de quelques degrés autour de la ligne 22. range of a few degrees around line 22.

La tourelle peut contenir également des moyens de servi- The turret can also contain means of servi-

tude 32 et un moteur 34 de montée et descente de la tourelle, tude 32 and an engine 34 for raising and lowering the turret,

par exemple à entraînement par pignon et crémaillère. for example with pinion and rack drive.

Les deux capteurs (caméra infrarouge 28 et télémètre The two sensors (infrared camera 28 and rangefinder

laser à balayage 30) sont reliés à des électroniques de pré- scanning laser 30) are connected to electronic pre-

traitement. Dans le cas illustré sur la figure 4, chaque treatment. In the case illustrated in Figure 4, each

capteur attaque un convertisseur analogique-numérique 32. sensor attacks an analog-digital converter 32.

L'image numérisée provenant de la caméra 28 est traitée par The scanned image from camera 28 is processed by

un processeur d'image 34, permettant d'identifier l'emplace- an image processor 34, making it possible to identify the location

ment des pneumatiques et de fournir leurs coordonnées dans l'image à un calculateur de guidage 36. Ce calculateur reçoit également, au cours de l'approche finale, les données de ment of the tires and of supplying their coordinates in the image to a guidance computer 36. This computer also receives, during the final approach, the data from

distance fournies par un circuit d'acquisition 38 et de pré- distance provided by an acquisition circuit 38 and pre-

traitement des informations fournies par le télémètre processing of information provided by the rangefinder

laser 30.laser 30.

Un boîtier 40 de contrôle et de commande par un opérateur humain peut être prévu en secours, en cas de panne du réseau informatique. Ce boîtier permet de fournir les éléments nécessaires au fonctionnement du calculateur de guidage 36, A box 40 for monitoring and control by a human operator can be provided as backup, in the event of a computer network failure. This box makes it possible to supply the elements necessary for the operation of the guidance computer 36,

notamment l'identification de l'avion attendu et ses caracté- including the identification of the expected aircraft and its characteristics

ristiques, c'est-à-dire les écarts entre les trains de roues. ristics, that is to say the differences between the wheel sets.

Lorsqu'un télémètre laser 30 est utilisé pour mesurer la When a laser rangefinder 30 is used to measure the

distance du nez de l'avion au poste d'accostage, les indica- distance from the nose of the aircraft to the berth, the indications

tions fournies au calculateur comportent également la hauteur du nez et la distance horizontale entre le train de roues avant de l'avion et le nez, pour permettre une comparaison tenant compte de ce que la distance mesurée sera celle du nez de l'avion alors que la distance calculée sera celle des tions supplied to the computer also include the height of the nose and the horizontal distance between the nose gear of the aircraft and the nose, to allow a comparison taking into account that the distance measured will be that of the nose of the aircraft while the distance calculated will be that of

trains de roues principaux ou du train avant. main wheels or front axle.

Le synoptique de traitement mis en oeuvre par le système peut être celui montré en figure 5, o les parties dans un cadre en tirets, correspondant à l'authentification de The processing diagram implemented by the system can be that shown in FIG. 5, o the parts in a dashed frame, corresponding to the authentication of

l'identité d'un avion attendu, sont optionnelles. the identity of an expected aircraft, are optional.

Lorsqu'un avion atterrit, il connaît son poste d'accosta- When an airplane lands, it knows its berth

ge. La tour de contrôle communique au calculateur 36 de ce poste, par le réseau informatique de l'aéroport), l'heure d'atterrissage de l'avion attendu et le type d'avion (si les caractéristiques de tous les avions susceptibles d'être recus ge. The control tower communicates to the computer 36 of this station, via the airport's computer network), the landing time of the expected aircraft and the type of aircraft (if the characteristics of all the aircraft likely to to be received

sont déjà mémorisées dans le calculateur) ou les caractéris- are already stored in the computer) or the characteristics

tiques de cet avion (empattement L, voie v, hauteur du nez au-dessus du sol, distance horizontale entre le nez et le train avant, etc.). A l'issue de cette initialisation, le panneau d'affichage 18 est commandé par le calculateur pour indiquer au pilote le type d'avion attendu et permettre ainsi un contrôle visuel; une plage est réservée à cet effet sur ticks of this aircraft (wheelbase L, track v, height of the nose above the ground, horizontal distance between the nose and the nose gear, etc.). At the end of this initialization, the display panel 18 is controlled by the computer to indicate to the pilot the type of aircraft expected and thus allow visual control; a range is reserved for this purpose on

le panneau d'affichage 18 (Figures 7A à 7C). the display panel 18 (Figures 7A to 7C).

Le boîtier 20 est alors sorti de son logement et la caméra thermique 28 est activée avant l'heure d'arrivée The housing 20 is then removed from its housing and the thermal camera 28 is activated before the arrival time

prévue. La caméra repère les avions sur la piste de circula- planned. The camera spots the planes on the runway.

tion 17 au fur et à mesure qu'ils entrent dans le champ, à une distance qui est connue. L'emplacement des pneumatiques est détecté par extraction des points et lignes caractéris- tiques dans l'image thermique en 44 et par test de cohérence avec les caractéristiques mémorisées en 46. On obtient ainsi tion 17 as they enter the field, at a distance which is known. The location of the tires is detected by extracting the characteristic points and lines in the thermal image at 44 and by testing for consistency with the characteristics memorized at 46.

deux résultats.two results.

D'une part il est possible, par comparaison avec les On the one hand it is possible, by comparison with the

données mémorisées, de faire une identification provisoire. stored data, to make a provisional identification.

D'autre part il est possible de différencier le train avant des trains principaux et, par poursuite ultérieure, de On the other hand, it is possible to differentiate the front axle from the main ones and, by subsequent pursuit, to

discriminer ultérieurement dans l'image. discriminate later in the image.

DEBUT D'APPROCHEEARLY APPROACH

Lorsque l'avion identifié provisoirement commence à tourner pour se rapprocher de la ligne 22, l'analyse de l'image fournie par la caméra permet de mesurer l'écart et (erreur en latéral) et aussi, par comparaison entre d'une part L et v, d'autre part les distances entre les trains de roues dans l'image, l'angle A? de l'axe de l'avion avec la ligne 22 (erreur de cap). Il est également possible de calculer l'angle A, c'est-à-dre l'azimut de l'avion par rapport à la ligne 22. Par comparaison entre les images successives prises à intervalles de temps dt, la vitesse de roulage V de l'avion peut être calculée par la formule det/dt When the plane identified provisionally begins to turn to approach line 22, the analysis of the image provided by the camera makes it possible to measure the deviation and (lateral error) and also, by comparison between on the one hand L and v, on the other hand the distances between the wheel sets in the image, the angle A? of the aircraft axis with line 22 (heading error). It is also possible to calculate the angle A, that is to say the azimuth of the airplane with respect to line 22. By comparison between the successive images taken at time intervals dt, the taxiing speed V of the plane can be calculated by the formula det / dt

= V sin AT.= V sin AT.

La caméra 28 et le calculateur de guidage 36 permettent ainsi de fournir les indications destinées à être affichées sur le panneau 18. Ces indications peuvent prendre des formes The camera 28 and the guidance computer 36 thus make it possible to provide the indications intended to be displayed on the panel 18. These indications can take forms

très diverses.very diverse.

Dans le cas particulier montré en figures 7A à 7E, les indications comportent, au cours de la phase d'approche lointaine plusieurs bandes verticales 48. La position de la bande éclairée par rapport au milieu d'une plage 50 informe le pilote sur le braquage qu'il doit donner au train avant In the particular case shown in FIGS. 7A to 7E, the indications comprise, during the distant approach phase, several vertical strips 48. The position of the illuminated strip relative to the middle of a range 50 informs the pilot about the steering he must give to the front axle

orientable.orientable.

Sur la figure 7A, la bande verticale est confondue avec In FIG. 7A, the vertical strip is confused with

la ligne médiane, ou absente.the midline, or absent.

Sur la figure 7B, la position de la bande indique au pilote qu'il doit tourner légèrement à gauche. Sur la figure 7C, qui correspond au cas o l'avion est déjà déporté vers la gauche et tend à s'écarter encore de la trajectoire nominale, la présence de la bande à l'extrême gauche indique au pilote qu'il doit tourner fortement à In FIG. 7B, the position of the strip indicates to the pilot that he must turn slightly to the left. In FIG. 7C, which corresponds to the case where the aircraft is already offset to the left and tends to deviate further from the nominal trajectory, the presence of the strip on the far left indicates to the pilot that he must turn sharply at

gauche.left.

Le calculateur peut être prévu pour afficher le signal STOP là o est affichée l'identification de l'avion, en cas The computer can be provided to display the STOP signal where the aircraft identification is displayed, in the event

d'écart excessif, non corrigeable.excessive deviation, not correctable.

En pratique, l'affichage peut être réduit à trois bandes de chaque côté de la ligne médiane, chaque bande ayant une couleur différente, par exemple verte à proximité de la ligne médiane pour une correction faible, ambre pour une correction In practice, the display can be reduced to three bands on each side of the center line, each band having a different color, for example green near the center line for a weak correction, amber for a correction

moyenne et rouge pour une correction forte. medium and red for a strong correction.

APPROCHE FINALEFINAL APPROACH

Lorsque la distance elc, estimée à partir de l'image thermique avec une précision c relativement faible, devient inférieure à une valeur déterminée, par exemple 30 mètres, le télémètre laser 30 est mis en service. A ce stade, l'avion en approche n'a été identifié que provisoirement. Grâce aux indications fournies par traitement de l'image thermique et aux données mémorisées, la recherche du nez de l'avion (point le plus proche du poste de stationnement) peut être limitée When the distance elc, estimated from the thermal image with a relatively low precision c, becomes less than a determined value, for example 30 meters, the laser rangefinder 30 is put into service. At this stage, the approaching aircraft was only provisionally identified. Thanks to the indications provided by thermal image processing and the stored data, the search for the nose of the aircraft (point closest to the parking station) can be limited

à un domaine étroit en azimut. Les points et lignes caracté- to a narrow domain in azimuth. Character dots and lines

ristiques de l'avion peuvent être relevés, par exemple dans une section verticale, en 48. En cas d'absence d'acquisition, of the aircraft can be noted, for example in a vertical section, at 48. In the absence of acquisition,

un message d'arrêt peut être affiché. a stop message may be displayed.

En cas de fonctionnement normal, un affichage de distance commence à être effectué sur le panneau 18, avec en plus réalisation d'un test de cohérence en 46. Dans le cas illustré sur les figures 7D et 7E, la partie gauche du panneau 18 constitue une barre de défilement 50 qui apparaît lorsque l'avion est à une distance inférieure à une valeur In normal operation, a distance display begins to be performed on the panel 18, with the addition of a consistency test at 46. In the case illustrated in FIGS. 7D and 7E, the left part of the panel 18 constitutes a scroll bar 50 which appears when the aircraft is at a distance less than a value

déterminée du poste d'accostage et qui se remplit progres- determined from the berth and which is filling progress-

sivement jusqu'à l'arrêt final de l'avion. La figure 7D correspond au cas o l'avion est correctement aligné et se rapproche de la marque 10 à une vitesse excessive. Le calculateur affiche alors une consigne de ralentissement (LENT ou SLOW). Enfin le signal STOP apparaît lorsque l'avion until the final stop of the aircraft. FIG. 7D corresponds to the case where the airplane is correctly aligned and approaches mark 10 at an excessive speed. The computer then displays a slowdown instruction (SLOW or SLOW). Finally the STOP signal appears when the plane

est à poste (Figure 7E).is stationed (Figure 7E).

La figure 6 donne un exemple d'organigramme utilisable pour l'authentification et le guidage visuel dans le cas d'un système du genre ci-dessus, utilisant une image thermique et FIG. 6 gives an example of a flowchart usable for authentication and visual guidance in the case of a system of the above type, using a thermal image and

une télémétrie.telemetry.

On retrouve, sur la figure 6, l'inialisation (réception des paramètres de l'avion attendu). Une boucle est ensuite parcourue aussi longtemps que la distance estimée de l'avion Elc est supérieure à une valeur déterminée, par exemple mètres; la cadence de parcours peut être d'une vingtaine de Hertz. L'acquisition comprend l'image infrarouge, le We find, in FIG. 6, the initialization (reception of the parameters of the expected aircraft). A loop is then traversed as long as the estimated distance from the plane Elc is greater than a determined value, for example meters; the course cadence can be around twenty Hertz. The acquisition includes the infrared image, the

traitement de cette image et l'estimation de Elc et i. processing of this image and the estimation of Elc and i.

En-deçà de elc = 30 mètres, le calculateur 36 prend en compte les informations délivrées par le télémètre laser, qui lui fournit les éléments permettant de faciliter la recherche de l'avion, notamment le nez qui est le point le plus saillant. La précision 6t de l'évaluation Elt de la distance ainsi obtenue, de quelques dizaines de cm, est meilleure que la précision bc résultant du calcul à partir de l'image thermique. Le calculateur dispose ainsi de deux valeurs elc Below elc = 30 meters, the computer 36 takes into account the information delivered by the laser rangefinder, which provides it with the elements making it easier to search for the aircraft, in particular the nose which is the most salient point. The precision 6t of the evaluation Elt of the distance thus obtained, of a few tens of cm, is better than the precision bc resulting from the calculation from the thermal image. The calculator thus has two elc values

et Elt de la distance.and Elt from the distance.

Des tests de distance sur Elc sont poursuivis, le guidage en distance ne commençant que lorsque la distance el est inférieure à une autre valeur, inférieure à la première, par Distance tests on Elc are continued, the distance guidance only starting when the distance el is less than another value, less than the first, by

exemple 15 mètres.example 15 meters.

Aussi longtemps que el est supérieur à 15 mètres, seul un test de cohérence 60 est effectué. Il consiste à vérifier que l'écart entre les deux valeurs IElt-Elcl est inférieur à 16t+ôcl (si une valeur Elt est disponible). Les valeurs el comparées tiennent compte de la distance entre les points de l'avion visés, c'est-à-dire d'une part le nez et d'autre part As long as it is greater than 15 meters, only a consistency test 60 is carried out. It consists in checking that the difference between the two IElt-Elcl values is less than 16t + ôcl (if an Elt value is available). The compared values el take into account the distance between the points of the target plane, that is to say on the one hand the nose and on the other hand

les roues.the wheels.

Lorsque le test est "bon", on peut considérer que l'iden- When the test is "good", we can consider that the identity

tité de l'avion a été authentifiée. Cette authentification peut être confirmée par une comparaison entre le profil vertical de l'avion donné par balayage laser et la forme mémorisée. tity of the aircraft has been authenticated. This authentication can be confirmed by a comparison between the vertical profile of the aircraft given by laser scanning and the memorized shape.

Lorsque El devient inférieur à 15 mètres, une vérifica- When El becomes less than 15 meters, a check

tion est effectuée sur le laser. S'il ne donne aucune indica- tion is performed on the laser. If he gives no indication

tion, un ordre "STOP" d'arrêt d'urgence est élaboré et affiché sur le panneau 18. Si au contraire une mesure est disponible, un nouveau test 62 de comparaison entre l'écart tion, an emergency stop "STOP" order is drawn up and displayed on panel 18. If, on the contrary, a measurement is available, a new test 62 for comparing the difference

et la somme des précisions, identique au test 60, est effec- and the sum of the details, identical to test 60, is made

tué. Si l'écart est excessif, le processus d'identification kill. If the deviation is excessive, the identification process

est reprise et en même temps, un signal d'arrêt est affiché. is resumed and at the same time a stop signal is displayed.

Le guidage s'effectue comme indiqué plus haut jusqu'à l'arrêt Guidance is carried out as indicated above until the stop

au poste d'accostage.at the berth.

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé de guidage d'un avion vers un poste d'accosta- ge, suivant lequel: - on forme, à partir d'un point déterminé à proximité du poste d'accostage, une image à deux dimensions d'une zone d'approche vers le poste, en infrarouge thermique, 1. Method for guiding an aircraft to a berth, according to which: - a two-dimensional image of an area d is formed from a determined point near the berth approach to the station, in thermal infrared,

ments des éléments caractéristiques de la signature infra- elements of the characteristic elements of the infra-

rouge d'un avion lorsqu'il arrive dans ladite zone d'appro- red of an airplane when it arrives in said approach zone

che, - on calcule, à partir des caractéristiques mémorisées de l'avion attendu au poste et des dits emplacements, la distance entre l'avion et le poste ainsi que l'écart entre la trajectoire instantanée de l'avion et la trajectoire che, - the distance between the airplane and the post as well as the difference between the instantaneous trajectory of the airplane and the trajectory is calculated, from the memorized characteristics of the aircraft expected at the station and from said locations

du calcul.of the calculation.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la signature infrarouge s'appuie sur des éléments de l'avion à contraste thermique stable après l'atterrissage, tels que les pneus ou autres éléments géométriquement répartis. 2. Method according to claim 1, characterized in that the infrared signature is based on elements of the aircraft with stable thermal contrast after landing, such as tires or other geometrically distributed elements.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on différencie les pneumatiques appartenant au train de3. Method according to claim 2, characterized in that the tires belonging to the train are differentiated

roues avant des pneumatiques appartenant aux trains princi- front wheels of tires belonging to main trains

paux par identification alors que l'avion se présente par le false by identification while the plane presents itself by the

travers et par poursuite ultérieure. through and through subsequent pursuit.

4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que, une fois que la distance calculée à partir de l'image thermique (el c) est inférieure à une valeur déterminée, on mesure la distance entre l'avion et le poste d'accostage par télémétrie laser et on confirme l'indication (Elt) donnée par 4. Method according to claim 2 or 3, characterized in that, once the distance calculated from the thermal image (el c) is less than a determined value, the distance between the plane and the station is measured docking by laser telemetry and the indication (Elt) given by

télémétrie par comparaison avec la distance calculée (Clc). telemetry by comparison with the calculated distance (Clc).

5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'on authentifie l'avion en approche par comparaison de son profil vertical déterminé par télémétrie à balayage avec un profil type et/ou par comparaison entre des indications de distance obtenues par télémétrie et par analyse de l'image infrarouge. 5. Method according to claim 4, characterized in that the approaching airplane is authenticated by comparison of its vertical profile determined by scanning telemetry with a standard profile and / or by comparison between distance indications obtained by telemetry and by infrared image analysis.

6. Système de guidage d'un avion vers un poste d'accos- 6. System for guiding an aircraft to a docking station

tage, comprenant une caméra thermique placée à proximité du poste d'accostage pour former une image à deux dimensions d'une zone d'approche vers le poste, des moyens d'extraction de points et de lignes dans l'image thermique permettant tage, comprising a thermal camera placed near the docking station to form a two-dimensional image of an approach area towards the station, means for extracting points and lines in the thermal image allowing

d'identifier un avion dans la zone d'approche et d'indica- identify an aircraft in the approach area and indicate

tions de remplacement dans l'image; des moyens de calcul mémorisant les caractéristiques de l'avion attendu au poste et fournissant, à partir des dites caractéristiques et des dits emplacements, la distance entre l'avion et le poste ainsi que l'écart latéral entre la trajectoire instantanée de l'avion et une trajectoire nominale d'arrivée de l'avion au poste d'accostage dans une orientation déterminée; et des moyens pour communiquer au pilote des indications des indications sur ledit écart ou des consignes de roulement replacement in the image; calculation means memorizing the characteristics of the aircraft expected at the station and providing, from said characteristics and said locations, the distance between the aircraft and the station as well as the lateral deviation between the instantaneous trajectory of the aircraft and a nominal trajectory of arrival of the airplane at the berth in a determined orientation; and means for communicating to the pilot indications of indications on said deviation or of rolling instructions

vers le poste, élaborées à partir du résultat du calcul. to the station, developed from the result of the calculation.

7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de calcul sont programmés pour identifier les 7. System according to claim 6, characterized in that the calculation means are programmed to identify the

pneumatiques des roues du train d'atterrissage. tires of the landing gear wheels.

8. Système selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il comprend de plus un télémètre laser (30) à balayage vertical de mesure de la distance du nez de l'avion et 8. System according to claim 6 or 7, characterized in that it further comprises a laser rangefinder (30) with vertical scanning for measuring the distance from the nose of the aircraft and

éventuellement du profil vertical de l'avion pour authenti- possibly the vertical profile of the aircraft for authentication

fication par comparaison avec un profil mémorisé. fication by comparison with a stored profile.

9. Système selon la revendication 6, 7 ou 8, caractérisé en ce que les moyens pour communiquer les indications comprennent un panneau d'affichage (18) portant l'indication du type de l'avion attendu et de l'écart par rapport à une 9. System according to claim 6, 7 or 8, characterized in that the means for communicating the indications comprise a display panel (18) carrying the indication of the type of the expected aircraft and of the deviation from a

trajectoire d'approche et d'arrêt nominal. nominal approach and stop trajectory.

10. Système selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit panneau d'affichage comporte une zone présentant une ligne médiane verticale et des bandes individuellement illuminables de part et d'autre de la ligne verticale pour indiquer soit un écart du train avant par rapport à la trajectoire nominale, soit le sens dans lequel le train de 10. System according to claim 9, characterized in that said display panel comprises an area having a vertical center line and individually illuminable strips on either side of the vertical line to indicate either a deviation of the nose gear from at nominal trajectory, i.e. the direction in which the train

roues avant doit être braqué.front wheels must be steered.

11. Système selon la revendication 10, caractérisé en ce que les bandes ont une couleur différente selon l'importance 11. System according to claim 10, characterized in that the bands have a different color depending on the importance

de l'écart.away.

12. Système selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que le calculateur est prévu pour afficher sur le panneau une indication qui dépend d'une part de l'amplitude de l'écart et d'autre part d'une détermination si l'avion tend à se rapprocher ou à s'écarter de la trajectoire nominale. 12. System according to claim 10 or 11, characterized in that the computer is designed to display on the panel an indication which depends on the one hand on the amplitude of the difference and on the other hand on a determination if l airplane tends to approach or deviate from the nominal trajectory.